남정현의 Windows Azure 블로그

지난번에 올린 Dynamic Programming에서, COM에 대한 Dynamic Binding을 통하여 웹 브라우저를 마치 자바스크립트로 제어하는것과 같은 편리성을 확인할 수 있었습니다. 그리고 여기에 더불어서, Dynamic Programming에 대한 재미있는 내용을 하나 더 다루어보고자 합니다.

System.Dynamic 네임스페이스는 닷넷 프레임워크 4.0에서 새로 소개된 네임스페이스로, Dynamic Language Runtime을 활용할 수 있도록 기본 기능들에 대한 사항들을 포함하고 있습니다. 여기서 우리가 알아두면 유용한 리소스 두 가지를 살펴보기로 하겠습니다.

1. DynamicObject의 재정의

System.Dynamic.DynamicObject 클래스는, System.Dynamic.IDynamicMetaObjectProvider 인터페이스를 구현하는 보통의 클래스입니다. 다만, 생성자가 protected로 보호되어있고, 10종류가 넘는 가상 메서드를 제공하고 있습니다.

DynamicObject는 Dynamic Programming에 있어서 필요한 기능들을 거의 모두 내장하고 있습니다. 가령, 컴파일 타임에서 정의되지 않은 멤버를 두고서 단항/이항 연산자를 재정의하거나, 멤버를 가져오거나, 멤버를 설정하거나, 멤버를 삭제하거나, 멤버를 호출하는 등 보편적인 객체 지향 프로그래밍 환경에서 취할 수 있는 액션들을 모두 재정의할 수 있도록 추상화하고 있습니다.

여기서 주목할 점은, DynamicObject의 기능을 확장하기 위하여 Expression Parser를 같이 이용한다는 점입니다. 앞 예제에서 보여드린, 마치 JavaScript처럼 코드를 자유자재로 C# 코드를 확장한 예시를 예로 들어본다면, Dynamic 컨텍스트 내에 서술한 C# 코드 조각은 Expression Parser에 의하여 처리되어 Expression 클래스의 인스턴스로 변환됩니다. 이렇게 변환된 객체는 DynamicObject에 미리 정의된 메서드들에 전달되는 것입니다.

다음은 Expression 객체를 사용하는 예시 코드입니다. (MSDN에서 발췌함)

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Dynamic;
using System.Linq.Expressions;

// The class derived from DynamicObject.
public class DynamicNumber : DynamicObject
{
    // The inner dictionary to store field names and values.
    Dictionary dictionary
        = new Dictionary();

    // Get the property value.
    public override bool TryGetMember(
        GetMemberBinder binder, out object result)
    {
        return dictionary.TryGetValue(binder.Name, out result);
    }

    // Set the property value.
    public override bool TrySetMember(
        SetMemberBinder binder, object value)
    {
        dictionary[binder.Name] = value;
        return true;
    }

    // Perform the binary operation. 
    public override bool TryBinaryOperation(
        BinaryOperationBinder binder, object arg, out object result)
    {
        // The Textual property contains the textual representaion 
        // of two numbers, in addition to the name 
        // of the binary operation.
        string resultTextual =
            dictionary["Textual"].ToString() + " "
            + binder.Operation + " " +
            ((DynamicNumber)arg).dictionary["Textual"].ToString();

        int resultNumeric;

        // Checking what type of operation is being performed.
        switch (binder.Operation)
        {
            // Proccessing mathematical addition (a + b).
            case ExpressionType.Add:
                resultNumeric =
                    (int)dictionary["Numeric"] +  
                    (int)((DynamicNumber)arg).dictionary["Numeric"];
                break;

            // Processing mathematical substraction (a - b).
            case ExpressionType.Subtract:
                resultNumeric =
                    (int)dictionary["Numeric"] - 
                    (int)((DynamicNumber)arg).dictionary["Numeric"];
                break;

            // In case of any other binary operation,
            // print out the type of operation and return false,
            // which means that the language should determine 
            // what to do.
            // (Usually the language just throws an exception.)
            default:
                Console.WriteLine(
                    binder.Operation + 
                    ": This binary operation is not implemented");
                result = null;
                return false;
        }

        dynamic finalResult = new DynamicNumber();
        finalResult.Textual = resultTextual;
        finalResult.Numeric = resultNumeric;
        result = finalResult;
        return true;
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // Creating the first dynamic number.
        dynamic firstNumber = new DynamicNumber();

        // Creating properties and setting their values
        // for the first dynamic number.
        // The TrySetMember method is called.
        firstNumber.Textual = "One";
        firstNumber.Numeric = 1;

        // Printing out properties. The TryGetMember method is called.
        Console.WriteLine(
            firstNumber.Textual + " " + firstNumber.Numeric);

        // Creating the second dynamic number.
        dynamic secondNumber = new DynamicNumber();       
        secondNumber.Textual = "Two";
        secondNumber.Numeric = 2;
        Console.WriteLine(
            secondNumber.Textual + " " + secondNumber.Numeric);
       

        dynamic resultNumber = new DynamicNumber();

        // Adding two numbers. The TryBinaryOperation is called.
        resultNumber = firstNumber + secondNumber;

        Console.WriteLine(
            resultNumber.Textual + " " + resultNumber.Numeric);

        // Subtracting two numbers. TryBinaryOperation is called.
        resultNumber = firstNumber - secondNumber;

        Console.WriteLine(
            resultNumber.Textual + " " + resultNumber.Numeric);

        // The following statement produces a run-time exception
        // because the multiplication operation is not implemented.
        // resultNumber = firstNumber * secondNumber;
    }
}

// This code example produces the following output:

// One 1
// Two 2
// One Add Two 3
// One Subtract Two -1

Expression 객체를 받아서, 이항 연산을 수행하는 부분을 살펴보면, 언어의 종류에 관계없이 Expression Parser를 이용하여 처리된 구문 분석 결과를 사용한다는 것을 알 수 있습니다. 즉, C#이나 Visual Basic .NET 같은 기본 런타임 언어 뿐만 아니라, IronPython과 같은 언어에도 대응이 가능함을 뜻합니다. 이러한 기능을 활용하여, 메서드의 추가 없이 언어의 특성 만으로 원하는 기능까지 이끌어내는 것이 좀 더 손쉽습니다. 예를 들어, 별도의 메서드 호출 없이 문자열 간 이항 연산 중 더하기 연산에서 HTML에 대응할 수 있도록 <BR /> 태그를 자동으로 덧붙이는 기능을 생각해 볼 수 있을 것입니다.

2. Anonymous Type과 ExpandoObject

C# 3.0에서는 익명 형식이 도입되었습니다. 이것은 전적으로 LINQ와 같이 동적으로 데이터 형식을 확장해야 하는 시나리오에 최적화된 기술로, LINQ를 위한 새로운 클래스를 작성하는 수고를 덜어주게 됩니다. (Where 절이나 Select절에서 여러 조건을 지정하는 시나리오를 생각하시면 쉽습니다.)

그러나 지금 소개하는 ExpandoObject는 어떤 시점에서 임시로 필요한 형식을 개설하는 일과는 별도로, 전형적인 스크립트 언어의 동적 형식을 구현한 것으로, 익명 형식이 컴파일러에 의하여 동적으로 추가되지 않고, 런타임에서 키와 값의 쌍으로 이루어진 Dictionary Type의 객체를 만드는 것이 조금 다릅니다. 이러한 기능 자체는 이미 C# 초기 버전부터 제공되어오던 Hashtable이나 C# 2.0의 Generic 버전의 Dictionary<TKey, TValue> 형식을 이용하는 것과 개념상 유사하지만, 문법적인 관점에서 좀 더 업그레이드 된 형태로 이해할 수 있습니다.

아래는 ExpandoObject를 Dynamic Context 아래에서 활용하는 예시입니다.

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        dynamic employee, manager;

        employee = new ExpandoObject();
        employee.Name = "John Smith";
        employee.Age = 33;

        manager = new ExpandoObject();
        manager.Name = "Allison Brown";
        manager.Age = 42;
        manager.TeamSize = 10;

        WritePerson(manager);
        WritePerson(employee);
    }
    private static void WritePerson(dynamic person)
    {
        Console.WriteLine("{0} is {1} years old.",
                          person.Name, person.Age);
        // The following statement causes an exception
        // if you pass the employee object.
        // Console.WriteLine("Manages {0} people", person.TeamSize);
    }
}
// This code example produces the following output:
// John Smith is 33 years old.
// Allison Brown is 42 years old.

그리고 아래의 코드는 Dictionary의 경우와 마찬가지로, ExpandoObject의 모든 멤버들을 Reflection 없이 나열하는 것입니다. (내부적으로 Dictionary와 같은 개체를 사용하여 멤버들을 관리하고 있으므로 Reflection을 이용하지 않는것으로도 볼 수 있습니다.)

dynamic employee = new ExpandoObject();
employee.Name = "John Smith";
employee.Age = 33;

foreach (var property in (IDictionary)employee)
{
    Console.WriteLine(property.Key + ": " + property.Value);
}
// This code example produces the following output:
// Name: John Smith
// Age: 33

ExpandoObject는 문법적으로 Dictionary 컬렉션을 확장한 것으로 이해할 수 있기 때문에, 확정적이지 않은, 변동 가능성이 있는 다수의 매개 변수를 복잡하지 않게, 문법적으로 융합된 형태로 코드를 작성하기 수월하게 합니다. Dictionary 컬렉션 개체를 생성하고 넘기는 동작을 미화한 것으로 볼 수 있을 것입니다.

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이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-동일조건변경허락 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

Visual Studio 2010 베타 2가 이 글을 쓰는 현 시점에 Express Edition과 함께 새롭게 공개되었습니다. .NET Framework 4.0과 더불어서 C# 4.0, Visual Basic .NET 10.0 등 언어들의 기능도 새롭게 향상되었으며, 특히 이목을 끄는 것은 Dynamic Language Runtime과 연동되는 Dynamic Programming에 관한 것입니다.

Dynamic Programming에 대해서, 철수네 소프트웨어 세상 블로그 (http://blogs.msdn.com/bkchung/)에 소개된 내용을 오래 전에 처음 포스팅을 했었지만 최근까지도 dynamic 키워드의 실용적인 사례를 찾지 못하고 있었습니다만, 최근 dynamic 키워드의 새로운 활용 가능성을 새롭게 발견하였습니다. 여러 시나리오가 있을 수 있겠지만 제가 오늘 이 포스트를 통해서 조명해보고자 하는 것은 Windows Forms가 제공하는 Web Browser와의 연동에 관한 것입니다.

Windows Forms가 버전 2.0에 들어서면서부터 매우 실용적인 컴포넌트를 새롭게 추가하였는데 바로 웹 브라우저 컨트롤이 그것이었습니다. 웹 브라우저 컨트롤은 단순히 브라우저로서도 활용할 수 있지만 잘 활용한다면 사용자 인터페이스를 웹 기반으로 업그레이드하는 것 또한 가능합니다.

하지만 COM Interop 프로그래밍에 기댈 수 밖에 없는 부분은 여전히 많았고, 당시의 C# 언어 사양만으로 COM Interop을 다루는데에는 비효율적이고 생산성이 떨어지는 부분이 많았습니다. 그런 이유로, 예전의 브라우저 컨트롤보다는 "조금 뛰어난" 수준으로 인지되는데에 그쳤습니다. 하지만 이번에 새로 소개되는 Dynamic Programming과 결합하면 매우 매력적인 프레임워크로 다시 거듭나게 됩니다.

Dynamic Programming을 시험해볼 좋은 자바스크립트 예제를 찾던 중, http://www.javascriptfreecode.com/34.htm 의 소스 코드를 발췌하여 Dynamic Programming 버전으로 만들어보았습니다.

본디 이 스크립트가 하는 일은 Internet Explorer가 고유하게 제공하는 웨이브 필터를 활용해서 텍스트를 화려하게 보일 수 있도록 치장하는 것입니다. 그러나 이 기능을, 여러 브라우저가 보는 페이지로서가 아닌, 온전히 Windows Forms 응용프로그램만을 위한 고유한 기능으로 바꾸어보도록 하겠습니다.

1. 폼에 웹 브라우저 컨트롤을 새로 추가합니다.
2. 웹 브라우저 컨트롤이 처음 보일 페이지를 about:blank 로 설정합니다. 빈 문서를 준비시키도록 하는데에 도움이 됩니다.
3. 기본 이벤트인 DocumentCompleted 이벤트 핸들러를 새로 추가합니다.
4. 아래의 코드를 작성합니다.

위의 코드에서 우리가 관심있게 봐두어야 할 부분은 dynamic으로 선언한 변수 뒤에 나타나는 표현식들입니다. 컴파일러 기반의 언어들은 늘 그렇듯 문법의 정확성을 언제나 따지게 됩니다. C#도 분명히 그런 언어였습니다. 하지만 Dynamic Programming을 통하여 위와 같이 컴파일 시점에는 존재하지 않는 내용을 런타임 때에 유추해낼 수 있게 되었습니다.

여기서 의문점이 드는 것이 있는데, 그렇다면 이를 유추해내기 위해서 어떤 식으로 구현을 제공하는가에 대한 부분입니다. 이 부분에 대한 답은 바로 .NET Framework가 런타임 과정에서 정확한 객체 정보를 확인하기 위해서 사용하는 ObjectBinder에 있습니다. regasm 유틸리티로 등록해두었던 COM Interop Assembly나 Primary Interop Assembly에 대한 내용을 런타임 차원에서 관리하고, 이를 자동으로 연결하고 있는 것입니다. 직접 프로젝트에서 참조를 하지 않았다고 할지라도 그러합니다.

그리고 이러한 기능 위에 DLR과 더불어서 이미 LINQ에서 소개된 적이 있는 Expression Tree 해석 엔진에 의하여 C# 기준으로 작성된 코드를 Object Binder가 가지고 있는 정보와 일치시켜 정확한 기능을 하는 실제 코드를 컴파일 과정에서 작성하게 되는 것입니다. 이것은 형식 정보를 읽어서 매번 같은 컬렉션을 여러번 반복하면서 조회하는 Reflection 기반의 프로그래밍보다 훨씬 빠르게 동작하고, 훨씬 정확도가 높습니다.

위의 코드를 실행한 결과는 아래와 같습니다. 중간에 어떤 메시지를 표시할 것인지를 묻는 브라우저의 프롬프트 창에 원하는 메시지를 넣어보는 것도 괜찮을 것입니다.

Dynamic Programming에 대한 자세한 내용은 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd264736(VS.100).aspx 의 내용을 참고하시면 도움이 될 것입니다.

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C#을 제 포트폴리오상의 주력 프로그래밍 언어로 삼은지 벌써 수 년이 지났고 어느덧 C#의 네 번째 버전이 베일을 벗고 있습니다. C#을 처음 접할 때만 하더라도 Cava 라는 웃지 못할 별명 (C + Java)이 꼬리표처럼 따라 다녔지만 이제는 C#은 Java와 다르다는 것을 증명해 나가고 있고 C# 3.0 이후로는 더 이상 Cava라는 이름이 따라다니는 불행이 없다는 것이 참 좋았습니다. :-)

이번 C# 4.0에서는, 제가 이전에 C# 3.0에서 우려했던 var 키워드의 모습을 실제로 구현하는 dynamic 키워드가 등장합니다. var 키워드가 컴파일 타임에서의 유추에 의존하는 것이면 dynamic 키워드는 예전의 Variant 키워드를 연상하게 하는 내용입니다. 하지만 예전에 스크립트 프로그래밍을 구현하던 때와는 중요한 차이점이 있는데, 바로 Reflection의 유무입니다.

Reflection이 없었을 때의 Duck Typing은 사치의 절정이었습니다. 메모리 소모량도 크고 불안정하기까지 했으니까요. 하지만 .NET Framework가 제시하는 Duck Typing은 개념이 많이 다른데, 그 기반에는 Reflection과 DLR (Dynamic Language Runtime)이 저변에 있습니다.

DLR은 이미 Iron 시리즈 (IronPython, IronRuby 등)에서 핵심 엔진으로 채택하여 사용 중인 Microsoft의 스크립트 언어용 런타임입니다. C# 4.0은 DLR에 대한 호환성을 높일 목적으로 dynamic 키워드를 이들 스크립트 언어에서 사용하는 것과 같은 의도로 사용할 수 있게 해줍니다. 다음의 예를 보기로 하겠습니다.

dynamic calc = GetCalculator();
int sum = calc.Add(10, 20);

단정을 하고 본다면 위의 코드에서 calc는 object 형식과 다르지 않으며, 컴파일러 수준에서 Reflection으로 Add 메서드를 찾아내고 동적 파라미터로 10과 20을 배열로 구성하여 호출한 결과를 다시 가져온 것입니다. 하지만 언어의 확장과 DLR이 미리 제공하는 인터페이스인 IDynamicObject 인터페이스를 구현하여 목적에 맞고 좀 더 빠르게 동작하도록 확장할 수 있습니다.

object calc = GetCalculator();
Type calcType = calc.GetType();
object res = calcType.InvokeMember("Add", BindingFlags.InvokeMethod, null, new object[] { 10, 20 });
int sum = Convert.ToInt32(res);

특히 주목해야 할 것은 IDynamicObject 인터페이스를 이용하여 기존의 COM Interop 프로그래밍은 형 변환 작업 없이, 오버헤드 없이 손쉽게 프로그래밍을 할 수 있게 됩니다. C# 이야기는 아니지만 이러한 수혜를 바탕으로 Visual Basic .NET의 차기 버전도 더욱 향상된 Lazy-Binding 프로그래밍 기술을 가지게 될 것으로 봅니다.

요약하면, 이번 C# 4.0은 동적 프로그래밍 언어로서의 면모를 갖추는 본격적인 단계로 정의내릴 수 있습니다. 다음 Article에서는 C# 4.0이 가지는 또 다른 파격적인 변화 하나를 소개하겠습니다.

참고: http://blogs.msdn.com/bkchung/archive/2008/11/09/c-4-0-2008-10-ctp.aspx

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